JPH08278442A

JPH08278442A - フォーカシング方法及び装置

Info

Publication number: JPH08278442A
Application number: JP7080540A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Fujishi; 重男藤司; Masanori Yoshida; 正範吉田; Mitsufumi Misawa; 充史三沢
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1995-04-05
Filing date: 1995-04-05
Publication date: 1996-10-22
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP3633022B2; US5752098A

Abstract

(57)【要約】【目的】イメージセンサからの光電信号に基づいてズ
ーム光学系のフォーカシングを高精度に行い、変倍操作
が行われた際にもピントずれが生じないように迅速なフ
ォーカシングを行う。【構成】フォーカスレンズ２５ａ及び変倍レンズ２５
ｂにより被写体像をイメージセンサ４６に結像させる。
イメージセンサ４６からの光電信号をデジタル変換して
デジタル信号処理ユニット５０に入力する。ＡＦ回路５
０ｂが輝度信号に基づいてフォーカス信号をＣＰＵ５５
に入力する。ＣＰＵ５５はフォーカス信号がピークとな
るようにフォーカスレンズ２５ａを移動制御する。セッ
トアップＡＦ要求により、変倍レンズ２５ｂをテレ端に
移動させ、その状態でフォーカシングを行う。テレ端で
のフォーカスレンズ２５ａのセット位置に基づき、メモ
リ７０から所定のトラッキングデータが選択される。変
倍操作が行われたときには、選択されたトラッキングデ
ータによりフォーカスレンズ２５ａのセット位置を変更
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はオートフォーカス装置に
関するもので、詳しくはズーム光学系を通して得られた
被写体像をイメージセンサで撮像し、イメージセンサか
らの光電信号を監視しながらズーム光学系のピント合わ
せを行うフォーカシング方法及び装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ピントが合ったときに被写体像のコント
ラストが最も高くなることを利用し、対物レンズの結像
面にＣＣＤ固体撮像素子などのイメージセンサを配置し
てイメージセンサからの光電信号のもつ所定帯域の高周
波成分がピークに達するように対物レンズのフォーカシ
ングを行うコントラスト検出型のオートフォーカス装置
が知られている。このような方式のオートフォーカス装
置は、イメージセンサから継続的に出力される光電信号
に基づき、例えば隣接する画素ごとの輝度差（コントラ
ストに対応する）の総和がピークに対するように、継続
的に対物レンズのフォーカシングを行うフィードバック
制御の形をとっており、特にビデオカメラなどに好適で
ある。

【０００３】ビデオカメラの一形態として、写真フイル
ムに撮影された画像、あるいはプリント写真の画像をイ
メージセンサで撮像し、得られた光電信号に適宜の信号
処理を行ってＮＴＳＣ方式に準拠したビデオ信号を得、
これをＣＲＴモニタやビデオプリンタに入力して画像観
察できるようにした画像入力装置が知られている（例え
ば本出願人が商品化した「FUJIX FOTOVISION FV7」）。

【０００４】このような画像入力装置では、観察される
画像を適宜に拡大，縮小することができるように対物レ
ンズとしてズーム光学系が用いられている。また、操作
性及び装置のコンパクト化を考慮し、被写体となる写真
フイルム（ネガ，ポジ）が対物レンズに接近した位置
（１０〜３０ｍｍ程度）に置かれる。このように、被写
体距離がかなり接近してくると、ズーム光学系の光学性
能を保つためには、通常のビデオカメラで採用されてい
るインナーフォーカス方式よりは、変倍によるピント面
の移動を変倍レンズよりも物体側に配置したフォーカス
レンズの移動で補正する前玉フォーカス方式が適してい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前玉フォー
カス方式でフォーカシングを行った場合には、フォーカ
スレンズの移動によってズーム光学系の焦点距離が少な
からず変化する。したがて、変倍操作の後に上述したコ
ントラスト検出方式あるいは位相差検出方式で知られる
ＴＴＬ方式でフォーカスレンズの移動調節を行うと、フ
ォーカシングによって像倍率が変化してしまい、特にズ
ーム光学系をワイド側に変倍した状態では、フォーカシ
ングを行う間に不自然な変倍が行われる結果となる。

【０００６】さらに、上記のようにフォーカシングを行
う間に像倍率の変動が伴うと、ワイド側に変倍されかつ
小絞りの状態であるときには焦点深度が深くなることか
ら、コントラスト検出方式でフォーカシングを行うもの
の場合、フォーカシング時のコントラストの変化よりも
変倍によるコントラストの変化の方が激しくなり、オー
トフォーカス装置が変倍に伴うコントラスト変化に追従
してフォーカシングを行ってしまい、適正なフォーカシ
ングができなくなるおそれがある。また、焦点深度が深
い状態のときには、焦点深度内のどの位置でフォーカス
レンズが停止するかによって像倍率が変わるため、ズー
ミング操作だけではなかなか意図する変倍位置が決めら
れないという問題も生じてくる。

【０００７】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、ＴＴＬ方式によりズーム光学系のフォーカ
シングを行いながらも、フォーカシングの間に不自然に
像倍率が変化することなく、迅速かつ的確にフォーカシ
ングが行われるようにしたフォーカシング方法及び装置
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、ズーム光学系のもつ変倍機能を積極的に利
用し、ズーム光学系を像倍率が高くなるテレ側の所定変
倍位置に変倍レンズを自動的に移動させ、その状態でＴ
ＴＬ方式でフォーカシング処理を実行するようにしてあ
る。この所定変倍位置でのフォーカシングによりフォー
カスレンズのセット位置が決まった後には、変倍レンズ
を元の位置に戻すように構成される。所定変倍位置での
フォーカシングが完了した時点で、そのときのフォーカ
スレンズの位置に基づいて被写体距離を特定することが
できるから、変倍レンズを元の位置に戻すときには、そ
の変倍位置でのフォーカスレンズの位置を決めることが
できる。

【０００９】所定変倍位置におけるフォーカシングの
後、変倍レンズを元の位置に戻すときのフォーカスレン
ズの位置を決めるためには、少なくとも１つの被写体距
離に対し、変倍レンズの位置とフォーカスレンズの位置
とを対応づけたトラッキングデータをメモリに格納して
おき、これを読み出して用いるのが有効である。そし
て、この被写体距離に対して変倍が行われた場合には、
トラッキングデータにしたがってフォーカスレンズのセ
ット位置を変更すればよく、変倍に伴うフォーカスレン
ズの移動を迅速に行うことが可能となる。また、何種類
かの被写体距離ごとに同様のトラッキングデータを用意
しておけば、前記所定変倍位置でのフォーカスレンズの
位置に基づいて所定のトラッキングデータを選択するこ
とができる。なお、トラッキングデータが用意されてい
ない被写体距離については、予め決められたトラッキン
グデータを基準にして補間演算を行うことによって、適
宜の変倍位置におけるフォーカスレンズのセット位置を
算出することが可能となる。

【００１０】上述したような画像入力装置の場合には、
撮像対象となる写真フイルムのセット位置が予め何種類
に決められているから、写真フイルムのセット位置（被
写体距離に該当する）ごとにトラッキングデータを用意
しておくのが簡便である。さらに、無限遠に対するトラ
ッキングデータを用意しておけば、これらの何種類かの
トラッキングデータに基づいてほぼ満足し得る補間演算
を行うことができ、どのような被写体距離に対しても適
切なトラッキング制御によってフォーカスレンズのセッ
ト位置を決めることができる。

【００１１】トラッキングデータの選択又は算出によ
り、その被写体距離に対して適切なトラッキングデータ
が求められた後は、微調整ＡＦ処理によるフォーカシン
グを継続的に行うのが効果的である。微調整ＡＦ処理で
は、求められたトラッキングデータから大きく外れない
範囲でフォーカスレンズの移動制御を行うもので、これ
により所定変倍位置で高精度にフォーカシングを行った
状態を活かしながら、ＴＴＬ方式のフォーカシングの追
従性を保つことができるようになる。

【００１２】さらに、フォーカシングの精度を向上させ
るためにはズーム光学系の焦点深度を浅くしておくこと
が望ましく、これにはズーム光学系中に組み込まれたア
イリスを開放状態にするのがよい。また、コントラスト
検出方式によるフォーカシング処理を行うにはイメージ
センサからの光電信号の出力レベルを適正に保つ必要が
あるが、これにはイメージセンサの蓄積時間の制御、又
はイメージセンサからの光電信号を増幅するアンプのゲ
イン調節の少なくともいずれかを調節するのが効果的で
ある。

【００１３】

【実施例】本発明を用いた画像入力装置の外観を示す図
２において、本体部２の上部にはヘッド部３が設けられ
ている。ヘッド部３は、スリット４ａが形成されたマウ
ント部４とその上に開閉自在に軸着された一対の照明ユ
ニット５とからなる。例えば６コマごとにシート状に分
断した現像済みの写真フイルム６をフイルムホルダ７に
保持させ、このフイルムホルダ７をスリット４ａに挿入
して照明ユニット５を点灯すると、その照明光が乳白色
のフイルムホルダ７を通して写真フイルム６を背面側か
ら拡散照明する。

【００１４】本体部２には一対の支持脚９，９が軸着さ
れ、これを図示のように開くことによって本体部２が正
立状態に支持される。本体部２にはズーム光学系と、例
えばＣＣＤ，ＭＯＳ型固体撮像素子で知られるイメージ
センサが内蔵され、写真フイルム６に記録された画像を
静止画像として撮像する。写真フイルム６としては、カ
ラーネガフイルム，カラーポジフイルム，モノクロフイ
ルムのいずれであってもよく、フイルム種別に応じてモ
ード切替えレバー１０を適宜に操作することによって、
ネガ−ポジ反転等の必要な信号処理が行われる。なお、
ヘッド部３はマウント部４の部分から本体部２に対して
９０°回動できるようになっており、写真フイルム６の
画像が横姿勢で撮影されたものでも縦姿勢で撮影された
ものでも対処できるようになっている。

【００１５】また、支持脚９，９を図示位置からさらに
上方に回動し、かつ照明ユニット５，５を開いて本体部
２を倒立状態で支持することもできる。この状態では、
例えば下に置かれたプリント写真を照明ユニット５，５
で照明し、その画像を撮像することも可能である。ま
た、照明ユニット５，５を開いて本体部２を把持し、こ
れを被写体に向けることによって、通常のビデオカメラ
のように使用することもできる。

【００１６】本体部２には、次に挙げるマニュアル操作
部が設けられている。 (1) 電源スイッチ１１電源のON/OFF時に操作される。また、照明ユニット５を
点灯，消灯させるインバータ回路５３のON/OFFスイッチ
に兼用されている。 (2) オートスイッチ１２ＯＮにすると色調整（ホワイトバランス，色の濃さ）及
び明るさ調整が自動化。ＯＦＦにするとボリュームダイ
ヤル１６〜２０の操作により、再生画像の色調整，明る
さ調整が可能となる。 (3) マスクスイッチ１３写真フイルム６の画像が横姿勢，縦姿勢であるか、さら
にはパノラマサイズであるかに応じて、ＣＲＴモニタに
画像表示を行うときに、画像周辺の余分なスペースを電
気的にマスキングするときに操作される。押圧回数によ
ってマスク範囲の切替えが行われる。 (4) モードスイッチ１５撮像モードの選択を行う。撮像対象の変更時に切替え操
作される。

【００１７】(5) マニュアルボリュームダイヤル１６〜
２０赤，青の色調整用のほか、色の児さ調整用，明るさ調整
用がある。これらのダイヤルは、オートスイッチ１２を
ＯＦＦにしたときに有効。 (6) ＡＦ切替えスイッチ２２オートフォーカス，マニュアルフォーカスの切替え時、
及びセットアップＡＦの起動スイッチとして用いられ
る。 (7) マニュアルフォーカススイッチ２３マニュアルでフォーカシングを行うときに操作される。
＋−の２方向シーソースイッチで、ピント合わせの方向
に応じて押圧操作される。 (8) ズームスイッチ２４ズーム光学系の変倍を行うときに操作され、テレ方向，
ワイド方向の２方向シーソースイッチで構成される。

【００１８】上記画像入力装置の機能ブロックを示す図
１において、ズーム光学系２５はフォーカスレンズ２５
ａと変倍レンズ２５ｂとを備え、変倍レンズ２５ｂより
も物体側でフォーカスレンズ２５ａを移動させる前玉フ
ォーカス方式となっている。なお、写真フイルム６がズ
ーム光学系２５の先端から１０〜３０ｍｍ程度の近距離
位置にセットされることから、特に斜入光線に対する光
学性能をカバーするためにフォーカスレンズ２５ａより
も物体側に固定の凸レンズを配置してもよい。また、変
倍レンズ２５ｂよりも像面側に各種の収差補正用の固定
レンズを設けてもよい。

【００１９】フォーカスレンズ２５ａ及び変倍レンズ２
５ｂの移動は、各々独立して駆動されるステッピングモ
ータ２６ａ，２６ｂによって行われる。図３は、ズーム
光学系２５を組み込んだ鏡筒の構造を示す。鏡筒２８の
後端と前カバー２９との間には、光軸方向に延びたガイ
ドロッド３０ａ，３０ｂ，３０ｃが固定されている。フ
ォーカスレンズ２５ａを組み込んだフォーカス鏡筒３１
は、ガイドロッド３０ａ，３０ｃによりその移動がガイ
ドされる。また、変倍レンズ２５ｂを組み込んだ変倍鏡
筒３２は、ガイドロッド３０ｂ，３０ｃによりガイドさ
れる。

【００２０】鏡筒２８の上面に固定される台座３３に、
ステッピングモータ２６ａ，２６ｂが取付られている。
モータ２６ｂについて図示してあるように、モータ２６
ｂの軸３４にはリードスクリューが形成され、台座３３
に固定したガイド３５に沿って光軸方向に移動自在に支
持されたコマ３６の雌ネジ部３６ａが噛み合っている。
したがってモータ２６ｂが回転すると、コマ３６が光軸
方向に進退する。なお、他方のモータ２６ａについても
全く同様の構成で、モータ２６ａの回転により他方のコ
マ３７が光軸方向に進退する。コマ３７，３６には図示
のようにフォーク部が形成され、各々のフォーク部にフ
ォーカス鏡筒３１，変倍鏡筒３２の突片３１ａ，３２ａ
が係合される。これにより、ステッピングモータ２６
ａ，２６ｂに供給する駆動パルスの個数に対応して鏡筒
２８内でフォーカス鏡筒３１及び変倍鏡筒３２を光軸方
向に移動させることができる。

【００２１】鏡筒２８にはフォトセンサ３９，４０が取
付られ、フォーカス鏡筒３１，変倍鏡筒３２に一体に設
けた遮光片３１ｂ，３２ｂを光電検出し、各々の鏡筒３
１，３２が原点位置に移動したことを検知する。変倍鏡
筒２８にはアイリスモータ４２とホール素子４３（図１
参照）とが組み込まれている。アイリスモータ４２は、
図１に示すアイリス（絞り）４５の開口径を調節するア
クチュエータとして作用し、またホール素子４３はアイ
リスモータ４２に組み込まれたマグネットの変位を磁気
的に監視し、アイリス４５の開口径検出用のセンサとし
て作用する。なお、符号４６はフレキシブルプリント板
を示し、アイリスモータ４２への駆動電流の供給と、ホ
ール素子４３からの出力信号の取り出しに用いられる。

【００２２】ズーム光学系２５の光軸上に位置するよう
に、鏡筒２８の後端にはイメージセンサ４６が固定さ
れ、ズーム光学系２５によって光電面に結像された光学
画像を光電信号に変換して出力する。また、鏡筒２８は
全体的に光軸方向に移動できるように本体部２に組み込
まれており、外部操作によって、写真フイルム６に１０
ｍｍ程度まで接近した近接位置と、その位置から１０ｍ
ｍ程度後退した後退位置とのいずれかの位置を選択する
ことができる。近接位置ではズーム光学系２５の撮像範
囲が狭まり、後退位置ではズーム光学系２５の撮像範囲
を広げることができるから、ズーム光学系２５を変倍せ
ずに、各々の位置でフォーカシングを行うだけで像倍率
を変えることが可能となる。鏡筒２８がいずれの位置に
あるかを検知するために鏡筒２８に舌片２８ａが設けら
れ、これが一対のマイクロスイッチ４７（図１）で検出
される。

【００２３】図１に示すように、イメージセンサ４６か
ら得られた光電信号はゲインコントロールアンプ４８に
より適切な出力レベルに調節された後、ＡＤコンバータ
４９によってデジタル信号に変換され、デジタル信号処
理ユニット５０に入力される。デジタル信号処理ユニッ
ト５０は、ＣＰＵ５５の管制の元に各種のデジタル信号
処理を行い、信号処理回路５０ａ，ＡＦ回路５０ｂ，積
分回路５０ｃ，同期信号発生器５０ｄ，インターフェー
ス回路５０ｅ等を含む。信号処理回路５０ａは、デジタ
ル信号として入力されてくる光電信号を輝度信号と色信
号に分離し、ホワイトバランス調節用に色信号ごとの増
幅を行ったり、マトリクス演算や補間処理等の適宜の信
号処理を施してデジタル信号形態のビデオ信号を生成す
る作用を行う。こうして得られたビデオ信号は、ＤＡコ
ンバータ５１によってアナログ信号に変換され、ビデオ
アンプ５２によりコンポジット信号形態、あるいはＲＧ
Ｂ信号形態のビデオ信号として出力される。

【００２４】ＡＦ回路５０ｂは、信号処理回路５０ａか
ら得られる輝度信号をもとに、撮像画面全体又は撮像画
面中心を含む一定範囲内において、例えば隣接する画素
ごとの輝度信号の変化分（絶対値）を検出する。この輝
度信号の変化分は画像のコントラストが高くなるほど大
きくなるから、変化分の総和がピークに達したときに画
像のコントラストが最も高い状態、すなわちピントが合
った状態であると見做せる。このような処理は、画素配
列にしたがって一連となって得られる輝度信号波形につ
いて微分を行って高周波成分を取り出し、その高周波成
分がピークに達したか否かによって合焦を判断するもの
と等価であり、輝度信号をアナログ量のまま扱うものに
も同様に用いることができる。

【００２５】ＡＦ回路５０ｂは、上記のようにして得ら
れた輝度信号の変化分の総和データをフォーカス信号と
して逐次インターフェース回路５０ｅ内のレジスタに入
力する。ＣＰＵ５５は、逐次入力されてくるこのフォー
カス信号を監視しながらフォーカスレンズ２５ａを移動
し、フォーカス信号がピークになった時点で合焦状態と
判断し、フォーカスレンズ２５ａのセット位置を決定す
る。

【００２６】積分回路５０ｃは、信号処理回路５０ａか
ら輝度信号を取り込み、撮像画面全体又は撮像画面の一
部について、その輝度信号をデジタル積分する。この積
分値は、撮像画面全体又はその一部についての明るさに
対応しているから、この積分値に対応してイメージセン
サ４６に入射する被写体光の強さを調節することによっ
て、自動的に露光量制御を行うことができる。露光量の
制御は、アイリス４５の開口径あるいはイメージセンサ
４６の電荷蓄積時間の制御で行うことが可能である。ま
た、アイリス４５の開口径やイメージセンサ４６の電荷
蓄積時間の調節では光電信号の出力レベルを適切な範囲
に調節し得ない場合には、ゲインコントロールアンプ４
８のゲインを調節してこれに対処することができる。

【００２７】同期信号発生器５０ｄは、ＣＰＵ５５，イ
メージセンサ４６を駆動するセンサドライバ５６に同期
信号を入力し、これらを同期して作動させる。また、同
期信号はデジタル信号処理ユニット５０内の各回路部に
も供給され、イメージセンサ４６，デジタル信号処理ユ
ニット５０，ＣＰＵ５５は、互いに同期して駆動され
る。

【００２８】ＣＰＵ５５は、フォーカスドライバ５８，
ズームドライバ５９にそれぞれ駆動信号を供給する。各
ドライバ５８，５９は、入力された駆動信号に対応した
個数の駆動パルスをステッピングモータ２６ａ，２６ｂ
に供給し、これによりフォーカスレンズ２５ａ，変倍レ
ンズ２５ｂが光軸方向に進退移動する。フォーカスドラ
イバ５８及びズームドライバ５９は、ＣＰＵ５５からの
指令によりステッピングモータ２６ａ，２６ｂに供給す
る駆動パルスの周波数を高，低２段階に可変し、同時に
電流値を２段階に可変する機能をもっている。そして、
ステッピングモータ２６ａ，２６ｂを高速で駆動すると
きには電流を増やして脱調を防ぐようにしてある。

【００２９】さらに、詳しくは後述するが、セットアッ
プフォーカス制御が行われるときには、通常の変倍操作
とは別に、ＣＰＵ５５からはフォーカスドライバ５８及
びズームドライバ５９に対し、ステッピングモータ２６
ａ，２６ｂを周波数が高く、電流値が大きい駆動パルス
が供給される。そして、変倍レンズ２５ｂは予めテレ端
に設定した所定変倍位置まで高速に移動される。ここで
行われる変倍がセットアップ変倍処理に該当し、ＣＰＵ
５５，メモリ７０のＲＯＭ領域に格納されたセットアッ
プフォーカスプログラム，そしてズームドライバ５９が
セットアップ変倍手段として機能する。

【００３０】また、セットアップフォーカス制御によっ
てフォーカスレンズ２５ａのセット位置が決まった後
は、変倍レンズ２５ｂは元の変倍位置に戻され、またフ
ォーカスレンズ２５ａは、テレ端側に設定された所定変
倍位置でのセット位置とＥＥＰＲＯＭ領域に格納された
トラッキングデータとに基づいて求められたセット位置
に移動制御される。この処理は、ＣＰＵ５５，メモリ７
０のＲＯＭ領域に格納されたセットアップフォーカスプ
ログラム，ＥＥＰＲＯＭ領域に格納されたトラッキング
データ，そしてフォーカスドライバ５８及びズームドラ
イバ５９で構成される制御手段によって実行されること
になる。

【００３１】アイリスドライバ６０には、ＤＡコンバー
タ６１によってアナログ信号に変換されたアイリス駆動
信号が入力され、このアイリス駆動信号に応じてアイリ
スモータ４２が回転してアイリス４５の開口径が制御さ
れる。ＣＰＵ５５は、さらに電源回路６３，ＤＣ／ＤＣ
コンバータ６４，インバータ回路６５を介して駆動され
る照明ユニット５内の写真用蛍光灯の点灯，消灯状態
を、インバータ回路６４からの信号により監視する。

【００３２】アイリス４５の開口径に対応してホール素
子４３から得られる信号は、アンプ６６を経てＡＤポー
トを介してＣＰＵ５５にフィードバックされる。また、
フォーカス鏡筒３１，変倍鏡筒３２が原点位置を通過し
たときには、フォトセンサ３９，４０からの信号がＣＰ
Ｕ５５に入力される。さらに、鏡筒２８が近接位置にあ
るか後退位置にあるかを識別するための一対のマイクロ
スイッチ４７もＣＰＵ５５に入力される。

【００３３】マニュアル入力部６８，ダイヤル入力部６
９からは、段落〔００１６〕，〔００１７〕で説明した
各種の操作信号が入力され、ＣＰＵ５５はこれらの操作
信号に基づいて撮像シーケンスを実行する。様々な撮像
シーケンスのプログラムは、メモリ７０のＲＯＭ領域に
書き込まれ、またＲＡＭ領域には撮像シーケンスの実行
の過程で得られる各種のフラグやデータが適宜書き込ま
れ、読み出される。また、ＥＥＰＲＯＭ領域には、各種
プログラム実行の過程で必要となるデータが、工場での
生産工程中に書き込まれる。

【００３４】メモリ７０のＥＥＰＲＯＭ領域には、模式
的に図４に示すようなカーブで表されるトラッキング調
整データが格納されている。図４の横軸は原点位置に対
する変倍レンズ２５ｂの位置を表しており、原点位置が
ワイド端に該当し、原点位置から２０．００ｍｍ離れた
位置がテレ端に該当する。縦軸は原点位置に対するフォ
ーカスレンズ２５ａの位置を表している。トラッキング
データ〜は、この画像入力装置において頻繁に用い
られる被写体距離に対応して予め設定されたもので、例
えばトラッキングデータについて見ると、変倍レンズ
２５ｂが原点位置から１５ｍｍの変倍位置にあるときに
は、フォーカスレンズ２５ａを５２．８ｍｍの位置に移
動するとピントが合うことを意味している。

【００３５】トラッキングデータ〜は次の撮像モー
ドに対応している。 (1) トラッキングデータ鏡筒２８を近接位置に移動させた状態で、マウント部４
にセットされた写真フイルム６の画像を撮像する第１撮
像モードに対応するデータで、被写体距離がもっとも近
い状態（１０ｍｍ程度）。写真フイルム６に横姿勢で撮
影された画像を撮像するときに対応する。 (2) トラッキグデータ鏡筒２８を後退位置に移動させた状態で、マウント部４
にセットされた写真フイルム６の画像を撮像する第２撮
像モードに対応するデータで、被写体距離は第１撮像モ
ードよりも少し遠い状態（２０ｍｍ程度）。写真フイル
ム６に縦姿勢で撮影された画像を上下にケラレなく撮像
するときに対応する。

【００３６】(3) トラッキングデータ支持脚９を一杯に開きいて本体部２を倒立状態で支持さ
せ、下に置かれたプリント写真を撮像する第３撮像モー
ドに対応するデータで、被写体距離は５０ｍｍ程度。鏡
筒２８が近接位置のままで用いられるときに対応する。 (4) トラッキングデータ画像入力装置を通常のビデオカメラと同様に横向きに構
えて一般の被写体を撮像する第４撮像モードで使用する
ときに、被写体距離無限遠でリミットをかけるために設
けられている。

【００３７】モード切替えスイッチ１５を操作し、第１
〜第３撮像モードのいずれかが選択されると、これに対
応してトラッキングデータを算出するために基準となる
テレ端での基準値Ｚ_t1，Ｚ_t2，Ｚ_t3がそれぞれ選択され
る。各撮像モードにおけるテレ端基準値は、後述するセ
ットアップフォーカスが行われる毎に書き換えが行われ
る。

【００３８】次に、上記のように構成された画像入力装
置のフォーカシング処理について説明する。図５にフォ
ーカシング処理のメインフローを示す。ＣＰＵ５５は、
ステップ（ＳＴ）１のＡＦモードの判断により、まず通
常のフォーカシング処理（通常ＡＦ）を行うモードであ
るかセットアップフォーカス制御（セットアップＡＦ制
御）を行うモードであるかを判断する。そして、モード
切替えスイッチ１５が第１〜第３撮像モードに設定され
ているときにはセットアップＡＦモードに、第４撮像モ
ードに設定されているときには通常ＡＦモードに分岐す
る。

【００３９】通常ＡＦモード時には、ＳＴ２においてＡ
Ｆ切替えスイッチ２２によってオートフォーカスが選択
されているかマニュアルフォーカスが選択されているか
が判断される。なお、オートフォーカスが選択されてい
るときには、ＡＦ切替えスイッチ２２の上に設けてある
ＬＥＤが点灯状態となっている。そして、オートフォー
カスが選択されている場合には通常ＡＦ制御が実行さ
れ、信号処理回路５０ａからの輝度信号に基づいてＡＦ
回路５０ｂがフォーカス信号を出力し、これがインター
フェース回路５０ｅを介してＣＰＵ５５に入力される。
ただし、この通常ＡＦモードは、画像入力装置を一般の
ビデオカメラの形態で使用する第４撮像モード下で利用
されるため、通常ＡＦモードでは、ＡＦ回路５０ｂは撮
像画面の中心を含む一部のエリアについてフォーカス信
号を求め、背景や近景に対してフォーカシングが行われ
ないようにしてある。

【００４０】ＣＰＵ５５は逐次入力されてくるフォーカ
ス信号を監視しながらフォーカスドライバ５８を介して
ステッピングモータ２６ａを駆動し、フォーカス信号が
ピーク値に達するようにフォーカスレンズ２５ａの移動
制御を行う。この移動制御はイメージセンサ４６から１
画面分の光電信号が出力されてくるごとに継続して実行
される。

【００４１】ＳＴ２においてマニュアルフォーカスが選
択されているときには、前回のフォーカシングがオート
フォーカスによるものであるかマニュアルフォーカスに
よるものであるかがＳＴ３で確認される。そしてオート
フォーカスによるものであるときには、現時点でのフォ
ーカスレンズ２５ａのセット位置に対応するテレ端での
位置を算出し、テレ端基準値変数Ｚ_ptにセットする。

【００４２】なお、図４においてはトラッキングデータ
は４種類図示してあるが、これらの中間については隣接
するトラッキングデータに基づいて適宜に補間演算を行
うことで各々適切なトラッキングデータを算出すること
ができる。こうしてトラッキングデータが算出された後
には、このトラッキングデータにしたがってマニュアル
ズームトラッキング制御が行われる。すなわち、ズーム
スイッチ２４の操作により変倍が行われ変倍レンズ２５
ｂが移動されると、算出されたトラッキングデータにし
たがってフォーカスレンズ２５ａのセット位置を変更す
るように制御が行われる。

【００４３】ＳＴ１によりセットアップＡＦモードに分
岐したときには、ＳＴ４によりＡＦ切替えスイッチ２２
が操作された時点でセットアップＡＦ制御が行われる。
セットアップＡＦ制御が行われるときには、通常ＡＦと
は異なり、平面被写体が主たる撮像対象物となるので、
測距ゾーンが撮像画面全体に切替えられ、ＡＦ回路５０
は信号処理回路５０ａから出力されてくる撮像画面全体
の輝度信号をもとにフォーカス信号を求めるようになっ
ている。セットアップＡＦ制御は図６に示すとおりで、
詳しくは後述する。

【００４４】セットアップＡＦモードに分岐した状態で
ＡＦ切替えスイッチ２２が操作されていない状態では、
ＳＴ５での判断処理によって撮像モードが変更されたか
どうかが逐次監視される。そして、撮像モードが変更さ
れていない場合には、ＳＴ５からＳＴ７に処理が移行す
る。そして、マニュアルフォーカススイッチ２３から操
作入力があったときには、マニュアルフォーカススイッ
チ２３からの操作入力に応じてフォーカスレンズ２５ａ
の移動制御が行われる。

【００４５】ＳＴ７においてマニュアルフォーカススイ
ッチ２３から操作入力がない状態では、微調整ＡＦ処理
の要否が監視されている。微調整ＡＦ処理とは、ピント
の移動がほとんど分からない程度だけフォーカスレンズ
２５ａを駆動し、その駆動の前後でフォーカス信号の大
きさを比較したときに、下がっていたときには駆動方向
を反転させ、下がっていなれば引続き同方向に駆動を継
続する処理であり、結果的にフォーカス信号のピークに
達するようにフォーカスレンズ２５ａの位置調節を行う
ものである。したがってこの微調整ＡＦ処理は、フォー
カス信号自体に一定幅以上の変動が生じたときに行われ
る。

【００４６】これは、例えば図２に示すようにフイルム
ホルダ７をセットしてフォーカシングを行った後、フイ
ルムホルダ７を移動して次の写真画像を撮像したときな
どに該当する。この場合には、被写体距離の変動はほと
んどないのにも係わらず、写真画像が変わるために信号
処理回路５０ａから出力される輝度信号は大きく変動
し、これに伴ってフォーカス信号も大きく変化するから
である。結果的にこの微調整ＡＦ処理は、撮像対象とな
っているシーンが変わったときに実行されるようにな
る。また、写真フイルムに反りがあったり、フイルムホ
ルダ７の保持部分にガタがあった場合はもとより、光学
系に球面収差があり、シーンの変化に伴ってアイリス４
５の開口径が変わった場合や開口径の変化によりピント
移動が生じたような場合でも、この微調整ＡＦ処理によ
って対処することができる。

【００４７】なお、微調整ＡＦ処理は、算出されたトラ
ッキングデータからフォーカスレンズ２５ａの位置が大
きく外れることがないようにリミッターがかけられてい
る。このような制御は、微調整ＡＦ処理の開始後にＣＰ
Ｕ５５からフォーカスドライバ５８に出力される駆動信
号の大きさを、メモリ７０のＥＥＰＲＯＭ領域に書き込
まれたデータによって制限すればよい。また、この微調
整ＡＦ処理は、マニュアルフォーカス入力があった時点
でキャンセルされる。

【００４８】ＳＴ５において、撮像モードの変更があっ
た場合には、モードスイッチ１５のセット位置確認によ
り、第１〜第３撮像モードのいずれのセット状態である
かが識別され、各々の撮像モードに対応して設定されて
いるテレ端での基準値Ｚ_t1，Ｚ_t2，Ｚ_t3のいずれかが選
択され、ズーム操作が行われたときのトラッキングデー
タを算出するためのテレ端基準値変数Ｚ_ptにセットされ
る。こうして選択されたトラッキングデータは、再び撮
像モードの変更が行われない限り有効化されており、ズ
ームスイッチ２４が操作されたときには、変倍レンズ２
５ｂの移動とともにフォーカスレンズ２５ａの移動が制
御される。

【００４９】第１〜第３撮像モードにした状態でＡＦ切
替えスイッチ２２が操作されると、ＳＴ４移行の処理に
より測距ゾーンが撮像画面全体に切替えられ、図６に示
すセットアップＡＦ制御が行われる。セットアップＡＦ
制御は、コマンドコード１〜４により４段階に分けて処
理され、ＳＴ１０によってコマンドコードを確認した後
にそれぞれの処理が行われる。これは、図５に示すフォ
ーカシング処理も含め、この画像入力装置全体の作動シ
ーケンスを管制するメインフローの中で、様々な処理を
逐次段階的に処理してゆくためである。セットアップＡ
Ｆ制御の実行開始時には、まずコマンドコード１の処理
が行われる。この処理では、ＡＦ切替えスイッチ２２が
操作された時点での変倍レンズ２５ｂの位置がメモリ７
０に書き込まれ、コマンドコードを「１」から「２」に
変更して処理完了となる。

【００５０】次にメインフローの中でセットアップＡＦ
制御がコールされると、コマンドコード２の処理が行わ
れる。この処理では、変倍レンズ２５ｂをテレ端位置に
移動させる。このとき、ＣＰＵ５５はズームドライバ５
９に対して高速駆動用の駆動パルスを供給するようにな
っている。このため、ズームスイッチ２４を操作して行
う通常のズーミング操作のときと比較して、変倍レンズ
２５ｂは高速でテレ端位置に向かって移動し、セットア
ップＡＦ制御を迅速に行うことができる。

【００５１】ＡＦ切替えスイッチ２２が操作された時点
で、例えば変倍レンズ２５ｂがワイド端にあったとする
と、一回の処理では変倍レンズ２５ｂがテレ端まで移動
し終わらないので、この場合にはコマンドコード２のま
まで一回の処理が終わるが、セットアップＡＦ制御が再
びコールされると引続きコマンドコード２の処理が継続
される。そして、変倍レンズ２５ｂがテレ端に移動した
ことが確認されるとコマンドコード３が割り当てられ
る。

【００５２】次にセットアップＡＦ制御がコールされる
と、コマンドコード３によるフォーカシング処理が行わ
れる。このフォーカシング処理は、変倍レンズ２５ｂを
テレ端に移動していることから像倍率を最大にした状態
で行われることになり、被写体が写真フイルムであると
きには、フイルムベースに離散的に分布している乳剤粒
子をフォーカシングの対象とすることができるようにな
る。したがって、測距ゾーンにコントラストが高い画像
がない場合であっても、確実にフォーカシングを行うこ
とができる。また、アイリス４５は開放され、焦点深度
が浅い状態でフォーカシングが行われる。そして、光電
信号の出力レベルの調節は、イメージセンサ４６の電荷
蓄積時間の制御、あるいはゲインコントロールアンプ４
８のゲイン調節によって行われる。

【００５３】このフォーカシング処理によって、以後ト
ラッキングデータ算出のためのテレ端基準値Ｚ_ptが確定
する。また、テレ端基準値Ｚ_ptが確定すると、現在の撮
像モードに応じてＺ_t1，Ｚ_t2，Ｚ_t3のいずれかが書き換
えられる。そして、コマンドコードを「４」に変更して
このフォーカシング処理が完了する。

【００５４】次に行われるコマンドコード４の処理で
は、コマンドコード１の処理でメモリ７０に書き込んで
おいたデータ、すなわちＡＦ切替えスイッチ２２が操作
された時点での変倍レンズ２５ｂの位置データが読み出
され、これにしたがって変倍レンズ２５ｂが元の位置に
戻される。このときにもズームドライバ５９には高速駆
動用の駆動パルスが供給されるため、変倍レンズ２５ｂ
は通常のズーミング操作時よりも高速で移動されるよう
になる。

【００５５】また、テレ端におけるフォーカスレンズ２
５ａのセット位置Ｚ_ptにより、被写体距離に適合したト
ラッキングデータが算出されているから、元の変倍レン
ズ２５ｂの位置に対してフォーカスレンズ２５ａをどの
位置に移動させればよいかは一義的に求めることができ
る。そしてＣＰＵ５５は、このトラッキングデータに基
づいてフォーカスドライバ５８に駆動パルスを供給し、
元の変倍位置における合焦位置にフォーカスレンズ２５
ａを移動させる。その後、次のセットアップＡＦ制御の
待機状態を得るために、コマンドコードが「４」から
「１」に書き換えられ、セットアップＡＦ制御要求をク
リアして１回のセットアップＡＦ制御が完了する。

【００５６】このセットアップＡＦ制御により、ＡＦ切
替えスイッチ２２が操作された時点の変倍位置で正確に
フォーカシングが行われた状態となり、さらにフォーカ
シングに関する操作入力が行われるまでは、図５のフロ
ーにしたがってＳＴ７以降の微調整ＡＦ処理が必要に応
じて行われる。また、電源投入時においては、フォーカ
スレンズ２５ａ及び変倍レンズ２５ｂは一旦原点位置に
向けて移動され、フォトセンサ３９，４０で原点位置へ
の移動が検知される。この間に供給された駆動パルスの
個数をＣＰＵ５５でカウントすることによって、原点位
置を基準にした当初の各レンズ２５ａ，２５ｂのセット
位置が分り、これらは再び当初のセット位置に戻され
る。以後は原点位置を基準にして各レンズのセット位置
をトラッキングしてゆくことができる。

【００５７】さらに、電源投入時には変数Ｚ_t1，Ｚ_t2，
Ｚ_t3には各イニシャライズ調整値Ｉ _Z1，Ｉ_Z2，Ｉ_Z3がセ
ットされ、モードスイッチ１５のセット位置により撮像
モードを識別し、その撮像モードに対応したトラッキン
グデータが選択され、算出される。そして、変倍操作が
行われたときにはそのトラッキングデータを基準にフォ
ーカスレンズ２５ａの移動制御が行われる。また、鏡筒
２８を後退位置に移動したことがマイクロスイッチ４７
で検出されたときには、その時点でＺ_t2がテレ端基準値
Ｚ_ptにセットされる。セットアップＡＦ制御を実行する
際には、オートホワイトバランス制御を固定するととも
に、露光制御のフィードバックゲインを制限し、変倍が
行われる間の色バランスや明るさの変化を目立たなくす
るのが有効である。

【００５８】以上、図示した実施例をもとに説明してき
たが、本発明は必ずしも図２に示す形態の画像入力装置
だけでなく、ズーム光学系及び固体撮像素子を内蔵した
種々の撮像装置に適用することが可能である。また、セ
ットアップＡＦ制御を行う際の変倍レンズ２５ｂの位置
としては、必ずしも通常のズーミング操作域内のテレ端
でなくてもよく、例えば専用に設けられた高倍率の変倍
位置にしてもよい。さらに、フォーカスレンズ２５ａ，
変倍レンズ２５ｂの駆動にカム筒を用いたズームレンズ
や、コントラスト検出以外の他のフォーカシング方式、
例えば位相差検出方式のものについても本発明は適用可
能である。

【００５９】

【発明の効果】上記のように、本発明のオートフォーカ
ス装置によれば、セットアップ操作によって変倍レンズ
をテレ側に設定されたセットアップ変倍位置に移動さ
せ、焦点深度を浅くした状態でフォーカシングを行って
適切なトラッキングデータを選択するようにしてあるか
ら、変倍レンズをセットアップ操作前の変倍位置に戻す
際や、さらに変倍操作が行われた際には選択されたトラ
ッキングデータにしたがってフォーカスレンズのセット
位置を決めることができ、迅速かつ正確なフォーカシン
グを行うことができる。

【００６０】また、セットアップフォーカスを行うとき
にアイリスを開放することによって、焦点深度を最も浅
くした状態でフォーカシングを行っておくことにより、
フォーカシングの精度をさらに高めることができ、被写
体輝度変化によってアイリスが開くような場合でも、ピ
ントずれを起こすことがない。この場合、イメージセン
サの蓄積時間又はゲインコントロールアンプのゲイン調
節を行って、フォーカシングのために用いられる光電信
号の出力レベルを適正に保つことができる。さらに、セ
ットアップフォーカス制御時には通常の変倍操作時より
も高速で変倍レンズが移動するように切り替えることに
よって、セットアップフォーカスを短時間で行うことが
可能となる。

【００６１】また、セットアップＡＦ制御によってフォ
ーカシングを行った後でも、イメージセンサからの光電
信号に基づき、選択されたトラッキングデータを基準に
して継続してフォーカシングを行うようにしてあるか
ら、シーンの変更により被写体距離が変化したり、また
輝度変化によりアイリスが変化したような場合でもピン
トが合った状態を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を用いた画像入力装置の機能ブロック図
である。

【図２】本発明を用いた画像入力装置の外観図である。

【図３】レンズ移動機構を示す分解斜視図である。

【図４】トラッキングデータの概念図である。

【図５】フォーカシング制御の処理の流れを示すフロー
チャートである。

【図６】セットアップＡＦ制御の処理の流れを示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

６写真フイルム２５ズーム光学系２５ａフォーカスレンズ２５ｂ変倍レンズ２８鏡筒４６イメージセンサ５０デジタル信号処理ユニット５０ａ信号処理回路５０ｂＡＦ回路５５ＣＰＵ７０メモリ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ズーム光学系を通して得られた被写体像
をイメージセンサで撮像し、イメージセンサからの光電
信号に基づいてズーム光学系中のフォーカスレンズを移
動してフォーカシングを行うフォーカシング方法におい
て、セットアップ操作部材の操作に応答し、ズーム光学系中
の変倍レンズをフォーカシング用に設定されたテレ側の
所定変倍位置に移動させた後、イメージセンサからの光
電信号によりフォーカシングを行い、フォーカシングが
完了したときに前記セットアップ操作部材が操作される
前の変倍位置に前記変倍レンズを戻すようにしたことを
特徴とするフォーカシング方法。
【請求項２】ズーム光学系を通して得られた被写体像
をイメージセンサで撮像し、イメージセンサからの光電
信号を監視しながらズーム光学系中のフォーカスレンズ
を移動してフォーカシングを行うフォーカシング方法に
おいて、セットアップ操作部材の操作に応答し、ズーム光学系中
の変倍レンズをフォーカシング用に設定されたテレ側の
所定変倍位置に移動させた状態でイメージセンサからの
光電信号を監視しながらフォーカスレンズを合焦位置に
移動させ、フォーカスレンズが合焦位置にセットされた
ときに、変倍レンズの位置とフォーカスレンズの位置と
を予め対応づけたトラッキングデータを読み出すととも
に、このトラッキングデータに基づいてフォーカスレン
ズを移動させながら変倍レンズを前記セットアップ操作
部材が操作される前の位置に戻すようにしたことを特徴
とするフォーカシング方法。
【請求項３】前記トラッキングデータを読み出した後
は、このトラッキングデータを基準にして変倍操作が行
われたときのフォーカスレンズのセット位置を決めると
ともに、イメージセンサからの光電信号を監視しながら
前記トラッキングデータから一定範囲内に収まるように
フォーカスレンズの移動を制限した状態でフォーカスレ
ンズの移動制御を行うことを特徴とする請求項２記載の
フォーカシング方法。
【請求項４】前記セットアップフォーカス操作手段か
らの操作信号に応答してズーム光学系中に組み込まれた
アイリスを開放するとともに、イメージセンサの蓄積時
間の制御、又はイメージセンサからの光電信号を増幅す
るアンプのゲイン調節の少なくともいずれかにより、前
記フォーカシングに用いられる光電信号を適正レベルに
保つようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の
フォーカシング方法。
【請求項５】ズーム光学系を通して得られた被写体像
をイメージセンサで撮像し、イメージセンサからの光電
信号に基づいてズーム光学系中のフォーカスレンズを移
動してフォーカシングを行うフォーカシング方法におい
て、前記ズーム光学系中の変倍レンズをフォーカシング用に
予め設定されたテレ側の所定変倍位置に移動させた状態
でフォーカシングを行うセットアップフォーカスモード
と、任意の変倍位置でフォーカシングを行う通常フォー
カシングモードとの切替えが可能であり、この切替えの
際には撮像画面中のフォーカシングの対象となる測距ゾ
ーンが変更されることを特徴とするフォーカシング方
法。
【請求項６】前記セットアップフォーカスモード時に
は、少なくとも写真フイルムの乳剤粒子を被写体像とし
てフォーカシングが行われることを特徴とする請求項５
記載のフォーカシング方法。
【請求項７】ズーム光学系を通して得られた被写体像
をイメージセンサで撮像し、イメージセンサからの光電
信号に基づいてズーム光学系中のフォーカスレンズを移
動してフォーカシングを行うオートフォーカス装置にお
いて、セットアップ操作部材と、この操作部材の操作に応答
し、ズーム光学系中の変倍レンズをフォーカシング用に
設定されたテレ側の所定変倍位置に移動させるセットア
ップ変倍手段と、変倍レンズを前記所定変倍位置に留め
た状態でイメージセンサからの光電信号に基づいてフォ
ーカスレンズを移動してフォーカシングを行い、フォー
カシング完了時には前記操作部材が操作される前の変倍
位置に変倍レンズを戻す制御手段とを備えたことを特徴
とするフォーカシング装置。
【請求項８】前記制御手段は、変倍レンズの変倍位置
とこの変倍位置に対するフォーカスレンズのセット位置
とを対応づけたトラッキングデータを格納したメモリを
備え、前記所定変倍位置におけるフォーカスレンズのセ
ット位置が決まった後は、メモリから読み出された前記
トラッキングデータに基づいて変倍レンズを元の変倍位
置に戻すときのフォーカスレンズのセット位置を決める
ことを特徴とする請求項７記載のフォーカシング装置。
【請求項９】前記制御手段は、前記操作部材の操作に
応答してズーム光学系中に組み込まれたアイリスを開放
するとともに、イメージセンサの蓄積時間の制御、又は
イメージセンサからの光電信号を増幅するアンプのゲイ
ン調節の少なくともいずれかにより、前記フォーカシン
グに用いられる光電信号を適正レベルに保つことを特徴
とする請求項７又は８記載のフォーカシング装置。
【請求項１０】前記変倍レンズ及びフォーカスレンズ
の移動調節は、各々独立に駆動されるモータの回転によ
って行われることを特徴とする請求項７又は８記載のオ
ートフォーカス装置。
【請求項１１】前記セットアップ変倍手段は、セット
アップフォーカス操作手段の操作により変倍レンズを前
記所定変倍位置に移動させるとき、及び前記所定変倍位
置から変倍レンズを元の位置に戻すときに、通常のズー
ム操作により変倍レンズを移動させるときよりも高速で
変倍レンズを移動させることを特徴とする請求項７又は
８記載のオートフォーカス装置。
【請求項１２】前記制御手段は、トラッキングデータ
をメモリから読み出した後は、前記ズーム光学系の変倍
操作が行われた際にはトラッキングデータに基づいてフ
ォーカスレンズのセット位置を決めるとともに、イメー
ジセンサからの光電信号を監視しながら前記トラッキン
グデータから一定範囲に収まるようにフォーカスレンズ
の移動を制限した状態で、フォーカスレンズの移動制御
を行うことを特徴とする請求項７又は８記載のフォーカ
シング装置。